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Projetado para ensaios estáticos e dinâmicos de modelos
de construções civis, o túnel de vento do Laboratório
de Aerodinâmica das Construções, da Universidade Federal do
Rio Grande do Sul, serve de base para a aplicação da NBR 6.123 -
Forças Devidas ao Vento em Edificações.
Alguns
dos principais edifícios implantados em São Paulo tiveram modelos
reduzidos testados no túnel de vento de retorno fechado do Laboratório
de Aerodinâmica das Construções (LAC). Entre eles, o recém-concluído
E-Tower, o Birmann 21, a sede do Citibank e o Plaza Centenário. O equipamento
permite a simulação das mais importantes características
de ventos naturais e suas cargas de pressão e sucção
sobre a fachada e a estrutura das edificações.
O Laboratório
de Aerodinâmica das Construções reúne profissionais
que aplicam seu conhecimento a uma ampla gama de questões relacionadas
à ação e aos efeitos do vento. Desenvolve atividades
em aplicações industriais, pesquisa e ensino em engenharia do vento
desde a década de 1970 - é pioneiro, nessa área, na América
Latina -, além de servir de base para a NBR 6.123 (Forças
Devidas ao Vento em Edificações). Sua equipe, que tem como diretor
Acir Mercio Loredo-Souza, é composta de professores, engenheiros e técnicos.
Com 21,38 metros de comprimento, o equipamento possui duas câmaras,
que permitem a realização de ensaios em modelos reduzidos
de edifícios, pontes, torres, além de diversos tipos de edificações
e outros estudos. A primeira câmara mede 1,30 metro de largura e 0,90 metro
de altura; a segunda tem 2,50 metros de largura e 2,10 metros de altura. A velocidade
máxima do escoamento de ar no túnel de vento é de 42 m/s
(150 km/h). Porém, esse número pode representar um valor real bem
maior ou menor, dependendo do tipo e da escala do estudo a ser feito. As hélices
do ventilador são acionadas por um motor elétrico de 100
HP e a velocidade do escoamento pode ser controlada por meio de inversor de freqüência
ou aletas radiais metálicas, que obstruem a passagem do ar.
Áreas de estudos
Segundo o professor Loredo-Souza, o túnel
(cuja denominação homenageia o professor Joaquim Blessmann) é
versátil e garante alto padrão de qualidade na simulação
de ventos naturais e de ensaios em modelos reduzidos. O LAC vem diversificando
sua linha de atuação, tendo aplicado o conhecimento de sua equipe
nas seguintes áreas de estudo:
• efeitos estáticos e
dinâmicos do vento em edificações;
• efeitos do vento
em estruturas especiais - pontes, torres, chaminés, linhas de transmissão,
estruturas flexíveis;
• impactos sobre o meio ambiente e estudos
climáticos - poluição atmosférica, climatização
e ventilação, agricultura, energia eólica, dispersão
de poluentes, influência de topografia de larga escala nas características
dos ventos, efeitos de diferentes tipos de ventos (tormentas elétricas,
tornados etc.).
O efeito das cargas de vento em edificações
é um dos ensaios mais significativos aplicados pelo LAC, tendo por
base a NBR 6.123. Ele permite a realização de:
• prognósticos
de pressões, tensões, deformações, deslocamentos e
características das vibrações;
• avaliação
de requisitos estruturais para a otimização de projetos na resistência
às forças do vento;
• influência do vento em ventilação
e climatização de edificações;
• monitoramento
da resposta do vento em estruturas reais.
Ensaios em edifícios
O LAC está vinculado ao Departamento de Engenharia Civil e ao Programa
de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFRGS, mas interage
com diversos outros setores internos e externos. Os ensaios são
aplicados em modelos reduzidos, em atendimento às exigências da NBR
6.123, que, em seu capítulo 1 (Objetivo), item 1.2, define: “Esta norma
não se aplica a edificações de formas, dimensões ou
localização fora do comum, casos esses em que estudos especiais
devem ser feitos para determinar as forças atuantes do vento e seus efeitos.
Resultados experimentais, obtidos em túnel de vento, com simulação
das principais características do vento natural, podem ser usados em substituição
do recurso aos coeficientes constantes desta norma”.
Para a realização
dos ensaios, a equipe do LAC recebe as plantas dos prédios, geralmente
criadas no programa CAD, analisa o projeto e decide qual tipo de estudo
é necessário. A partir daí, é projetado o modelo reduzido
a ser utilizado. Para edifícios, o modelo pode ser rígido,
somente reproduzindo a forma arquitetônica, ou flexível, com
as características da massa, da rigidez e do amortecimento da estrutura
real. A escolha depende da flexibilidade estrutural da edificação.
Os modelos, ao longo de sua construção, são aparelhados com
sensores para medir pressões, deslocamentos, velocidades e acelerações.
Uma vez construído e aparelhado, o modelo é colocado em uma
das câmaras de ensaio do túnel, preparada para simular
os tipos específicos de vento da região onde a edificação
será construída. “Essa simulação é fundamental
para que os resultados dos ensaios tenham aplicação prática”,
afirma Loredo-Souza. Para essa finalidade, são colocados elementos no piso
e no início da câmara, especialmente dimensionados para gerar as
principais características dos ventos naturais da localidade. O modelo
é submetido a esses ventos, com deslocamento em 360 graus,
para simular todas as direções de incidência. Os resultados
são analisados com o objetivo de fornecer subsídios para o projeto
completo das edificações.
Confiabilidade
Não existem recomendações para ensaios de edifícios
a partir de determinada altura. “O problema é a dificuldade que
os projetistas têm para estimar os carregamentos devidos ao vento,
especialmente em formas arquitetônicas que não constam das normas”,
afirma Loredo-Souza. Nesses casos, o túnel de vento torna-se poderosa ferramenta
de projeto, propiciando o conhecimento mais seguro dessa ocorrência.
O carregamento devido ao vento é determinado especificamente para
uma edificação. Isso aumenta a confiabilidade dos resultados,
evitando subdimensionamento da estrutura e dos materiais de revestimento. Ao mesmo
tempo, tem grande impacto na economia do empreendimento, pois evita o superdimensionamento.
“O túnel de vento otimiza o projeto em termos de segurança e economia”,
diz Loredo-Souza.
Texto resumido a partir
de reportagem
de Cida Paiva
Publicada originalmente em FINESTRA
Edição 44 Janeiro de 2006 |
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